双酚芴对斑马鱼神经行为的影响及毒性作用机制

基于斑马鱼模型探究双酚芴(9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorine, BHPF)诱导的神经毒性及作用机制。通过黑白箱测试、新型水槽测试和T迷宫测试开展BHPF对斑马鱼神经行为学影响的检测,通过实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)研究BHPF神经毒性的作用机制。黑白箱测试结果显示,BHPF造成斑马鱼运动能力异常;新型水槽测试结果显示,BHPF导致斑马鱼探索行为异常;T迷宫测试结果显示,BHPF对斑马鱼学习记忆能力产生影响。qRT-PCR结果显示,BHPF可以造成斑马鱼神经发育、自噬和凋亡相关基因的异常表达。本研究揭示了BHPF可以造成斑马鱼运动能力和探索行为异常,影响学习记忆功能。BHPF通过影响神经发育、自噬和凋亡等途径诱导神经毒性。     

环境相关浓度铅暴露诱导斑马鱼仔鱼神经行为毒性

铅是公认的神经毒物,它的神经毒性是全世界备受关注的重要公共健康问题,特别是发育早期阶段铅暴露与神经行为变化之间的关联.斑马鱼被认为是研究发育早期阶段低浓度铅暴露诱导神经行为毒性的优良模式生物.因此,本研究以斑马鱼胚胎/仔鱼为研究对象,利用Zebrabox建立的行为学效应测试方法,包括运动行为、转动行为和社交行为,系统评价发育早期阶段环境相关浓度(以电子废弃物拆解场地为例)铅暴露的神经行为毒性效应.发育正常的斑马鱼胚胎暴露在浓度为0、5、10、20μg·L~(-1)铅暴露液中直至6 dpf.铅暴露对斑马鱼胚胎/仔鱼具有发育毒性作用,包括孵化率和存活率下降,卵黄囊肿、心包囊肿和脊柱弯曲等畸形现象.在光照条件下,铅暴露对斑马鱼仔鱼的运行行为和转向行为并未产生显著影响;但是在黑暗条件下,20μg·L~(-1)铅暴露后斑马鱼仔鱼运动距离和总转向次数均显著下降,但是其行进路径角度和偏转偏好却无变化.与运动行为和转向行为不同,在黑暗条件下,铅暴露对斑马鱼仔鱼的社交行为并未产生显著影响;但在光照条件下20μg·L~(-1)铅暴露却显著改变了仔鱼的社交次数.本研究结果表明,行为学指标不仅具备足够的灵敏度可用于指示电子废弃物拆解场地铅污染的潜在风险,还能更好地服务于人类健康早期预警的需求.     

典型环境污染物对肠道菌群的影响及机制研究进展

随着环境污染日益严重,国内外有关环境污染物导致健康风险的毒性机制研究已引起广泛关注.然而,环境污染物对机体肠道菌群结构、功能的改变及其对毒性效应的调控作用研究尚处起步阶段.本综述在归纳近年来国内外人体及模式生物的肠道菌群研究进展的基础上,重点阐述了以重金属污染物、微纳米颗粒污染物、持久性有机污染物以及抗生素为代表的典型...     

新精神活性物质氯胺酮对斑马鱼幼鱼的神经毒性

氯胺酮(ketamine, KET)是一种新精神活性物质,使用后会产生致幻、视听分离感和欣快感。KET已经在地表水中广泛检出,浓度高达420 ng·L^-1。已有大量研究表明KET对人、鼠类等哺乳动物具有强烈的神经毒性,但KET对鱼类的神经毒性及潜在机制尚不清晰。目前研究多关注KET对非竞争性N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体的影响,较少考虑多巴胺(dopamine, DA)和γ-氨基丁酸(GABA)通路的影响。为研究KET对斑马鱼幼鱼早期神经毒性及其作用机制,将2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎分为对照组和3个暴露组(10、100和1 000 ng·L^-1),分析KET对斑马鱼胚胎和幼鱼行为、活性氧水平以及神经相关基因转录水平的影响。结果表明,10 ng·L^-1 KET显著降低7 dpf斑马鱼心率(P<0.05)。行为分析显示,100 ng·L^-1和1 000 ng·L^-1KET显...     

三氯生暴露加剧高脂饮食诱导的小鼠肠道和肝脏功能损伤

三氯生(triclosan,TCS)在环境中被广泛检出,已成为重要的环境污染物,且TCS暴露能够影响机体的肠道菌群组成和脂类物质代谢过程.为了探讨TCS暴露对高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导的肝脏功能损伤的影响及其机制,C57BL/6J小鼠随机分为正常饮食对照组、TCS组、HFD组和HFD+TCS组;首先对TCS组和HFD+TCS组小鼠进行提前一周TCS(10μg·g-1饲料)暴露,然后再同时进行6周的TCS暴露和HFD喂养.实验结束后,利用细菌特征序列对肠道菌群进行绝对定量分析,利用苏木精-伊红染色、实时荧光定量PCR、酶联免疫吸附测定、蛋白免疫印迹和流式细胞术等试验技术检测小鼠肠道和肝脏等生理变化状况.与对照组相比,TCS暴露和高脂饮食均能明显引起肠道菌群中厚壁菌门和拟杆菌门含量降低,同时引起小鼠脾脏中CD8+和CD4+T细胞比例失调,但未导致显著的肠道屏障损伤和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)异位;高脂饮食能够显著提高小鼠血清中丙氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)和甘油三酯(triglyceride,TG)的水平,而单独TCS暴露并没有引起明显的肝脏功能紊乱.与HFD组相比,HFD和TCS协同作用激活了小鼠肝脏中Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)炎症通路,造成小鼠肝脏炎症反应,并显著提高了小鼠ALT和AST水平,加剧了高脂饮食对小鼠肝脏功能的损伤.由此可知,TCS暴露通过引起小鼠肠道菌群紊乱和机体免疫响应,加剧高脂饮食诱导的小鼠肠道损伤和肝脏功能紊乱.     

汞暴露对斑马鱼肠道菌群结构和肝脏抗氧化指标的影响

汞是水体中广泛分布的重金属,严重地威胁了鱼类健康。关于汞对鱼类的影响,特别是针对肠道菌群结构和肝脏抗氧化酶活性,人们还不甚了解。该研究分别收集未暴露(对照组)及暴露于氯化汞(HgCl_2,下文均简称"HGC",30μg·L~(-1))24 h后(处理组)的成年斑马鱼,解剖肠道和肝脏,提取肠道细菌DNA和肝脏上清液。利用第三代测序技术对肠道菌群16S rDNA全长序列进行高通量测序,通过生物信息学分析,研究肠道菌群多样性和优势菌群(丰度前10)相对丰度,揭示它们在对照和处理组间的差异。以斑马鱼肝脏重要氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)水平作为生化指标,检测HGC暴露对其酶活水平的影响。结果显示:该研究共得到71 472条原始序列,保留69 344条高质量序列用于后续分析。相比对照,HGC暴露处理后显著降低了斑马鱼肠道菌群多样性(ACE,P=0.004 6;Chao1,P=0.008 7;Shannon,P=0.017 0);优势菌群中,梭杆菌门Fusobacteria(P=0.000 0)、变形菌门Proteobacteria(P=0.000 2)、厚壁菌门Firmicutes(P=0.015 3)等7个门及鲸杆菌属Cetobacterium(P=0.000 0)、鞘脂单胞菌属Sphingomonas(P=0.000 2)、芽孢杆菌属Bacillus(P=0.006 8)等7个属斑马鱼肠道优势细菌的相对丰度在HGC暴露后发生了显著上升或下降(P0.05),其中梭杆菌门及鲸杆菌属、链球菌属Streptococcus和气单胞菌属Aeromonas的细菌相对丰度发生显著上升,而厚壁菌门、变形菌门及鞘脂单胞菌属、芽孢杆菌、解脲芽孢杆菌属Bacillus urealyticus和肠球菌属Enterococcus的细菌相对丰度发生显著下降。此外,HGC暴露后,斑马鱼肝脏GSH-Px、CAT、SOD活性及MDA水平发生显著上升或下降(P0.05),其中,GSH-Px、SOD活性以及MDA水平发生显著上升,而CAT活性发生显著下降(P0.05)。研究结果不仅丰富了人们对汞暴露影响斑马鱼肠道菌群和肝脏抗氧化酶的认识,也为更全面了解水体重金属污染物对鱼类的影响提供了有价值的微生物学及抗氧化酶酶学信息。     

沉积物与盐度对罗红霉素生物有效性的影响

在河口环境,沉积物与盐度对抗生素的生物有效性有重要影响。使用超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)分析单一和复合控制系统(水、水-沉积物、水-斑马鱼、水-沉积物-斑马鱼)中的各相态中的罗红霉素,以期量化各相态中罗红霉素的迁移、分布。随着暴露时间延长,水体中罗红霉素浓度不断减少,沉积物和斑马鱼体内罗红霉素不断蓄积。沉积物的存在会减少罗红霉素在斑马鱼中的生物有效性。在高盐度环境下,沉积物拥有更大的吸附效率,符合盐析效应,导致罗红霉素的生物有效性及斑马鱼富集能力下降。水-沉积物-斑马鱼系统达平衡时,沉积物为罗红霉素的主要富集场所,可积累42.0%的罗红霉素。同时,斑马鱼可吸收和富集0.16%的罗红霉素。上述研究为研究抗生素环境行为和毒理提供了参考。     

人体肠道耐药基因组的研究进展

人类肠道菌群是耐药基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的"储存库",且与人体健康密切相关。目前,抗生素的滥用严重,进一步加剧了耐药基因的传播和扩散。细菌耐药问题严重影响人体健康、食品安全和生态安全,携带耐药基因的致病菌对临床治疗造成巨大威胁。本文结合国内外研究进展,在总结人体肠道耐药基因组研究方法的基础上,探讨了肠道耐药基因的组成、来源、传播和进化,并对未来研究进行了展望,旨在促进公众对肠道耐药基因的认知,并为抗生素的合理使用提供理论支持。     

双酚A对斑马鱼幼鱼神经递质和神经行为的影响

环境浓度水平下双酚A(BPA)暴露对生物体的毒性效应受到广泛关注。以早期发育阶段斑马鱼为模型,评价了环境浓度下BPA暴露对斑马鱼幼鱼运动行为的影响,并探讨了可能的作用机制。将斑马鱼胚胎暴露于不同浓度BPA(0、1、3、10和30"g·L-1)后,斑马鱼幼鱼的整体平均运动速率显著降低。低浓度组幼鱼在持续光照条件下的运动行为显著降低,同时5-羟色胺受体(htr1a)的转录水平增加十分显著,表明BPA可能通过5-羟色胺受体对斑马鱼的运动行为产生影响。而高浓度组幼鱼在第2个黑暗刺激周期的活动过度受到抑制,同时多巴胺受体(d1r)的转录水平显著降低,表明BPA可能通过多巴胺受体影响斑马鱼对外界刺激的响应。HPLC分析结果表明,5-羟色胺和多巴胺神经递质含量在所有浓度组均显著升高。进一步分析与早期神经发育(wnt1,shha)、单胺类递质神经元分化(lmx1a,nr4a2和syn2a)以及递质合成(tph1b,th)相关的基因和蛋白水平,发现神经递质含量的升高可能是由于BPA促进了斑马鱼胚胎早期神经发育和单胺类递质神经元的分化。综上,环境浓度下BPA暴露即可对斑马鱼的运行行为产生影响,提示BPA污染很可能对生态环境及人体健康产生潜在的危害。     

麻醉剂依托咪酯诱导斑马鱼幼鱼神经发育毒性

依托咪酯(etomidate, ET)在临床上常被用作麻醉剂。ET长期高剂量地使用会导致人类意识下降和认知障碍等负面效应。但ET对鱼类的神经毒性机制尚不清楚。在本文中,2 hpf (hours post-fertilization)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度ET (0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1)至168 hpf。通过分析ET对斑马鱼胚胎生理发育、早期行为、细胞凋亡以及多巴胺(dopamine, DA)和γ氨基丁酸(gamma aminobutyric acid, GABA)通路相关基因转录表达水平的影响,评估其对斑马鱼幼鱼神经发育毒性。结果表明,664.4μg·L^-1 ET显著增大48 hpf和60 hpf斑马鱼胚胎孵化率。0.091μg·L^-1和0.501μg·L^-1 ET诱导168 hpf幼鱼体长减少。0.010、0.091、0.501、9.400、84.31和664.4μg·L^-1 ET增大48 hpf胚胎畸形评分。0...     

铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应

近年来工业和养殖业中铜和四环素的滥用,导致了一定的水环境污染问题。为探究铜与四环素对水生生物的毒害作用,选择斑马鱼作为受试生物,研究了铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应,并进一步探索了其可能的致毒机制。结果表明：铜在低浓度下（10%致死浓度LC10=2.5 μg?L-1,10%效应浓度EC10=0.1 μg?L-1）明显延迟了斑马鱼胚胎的孵化、卵黄囊吸收、头部、鱼鳔和体长等生长指标的发育,同时在心脏区域引起明显细胞凋亡效应。幼鱼体内总铜含量检测结果显示低浓度下铜的生物利用度相对更高。基因表达结果显示环境浓度的铜可能通过影响神经和心脏相关基因的表达引起斑马鱼胚胎的神经发育和心脏发育异常。铜和四环素的联合暴露实验结果表明二者的复合污染类型为拮抗作用,且两者相互作用可以形成络合物。综合以上结论,说明环境浓度的铜可能通过细胞凋亡、分子水平的变化等方式对水生生物的早期生长发育产生危害,如延迟生长发育、神经及心脏发育异常,另外铜可通过和四环素等环境中其他污染物的结合改变铜的生物有效性和毒性。     

青春期双酚A结构类似物暴露对小鼠行为的影响

作为重要的环境内分泌干扰物,双酚A的神经发育毒性已经引起广泛关注,其结构类似物对健康影响相关研究少有报道。为探讨双酚A结构类似物长期暴露对个体抑郁行为的影响,选取60只小鼠随机分为5组,每组12只。小鼠分别灌胃给予0、5、50 mg·kg~(-1)的双酚F或双酚S,连续给药4周。给药结束后,利用强迫游泳测试和悬尾测试评价小鼠抑郁样行为,同时监测小鼠体质量增加和自发活动情况。结果表明,与溶媒对照组比较,持续4周的双酚F和双酚S给药组小鼠的体质量变化和自发活动均无显著差异;5mg·kg~(-1)的双酚F或双酚S处理均不显著改变小鼠的抑郁行为,50 mg·kg~(-1)双酚F显著增加小鼠悬尾和强迫游泳测试中的不动时间,50mg·kg~(-1)双酚S处理显著增加小鼠悬尾测试中的不动时间。研究结果提示高浓度双酚F和双酚S在青春期的暴露可导致成年后小鼠抑郁样行为异常,应当引起重视。     

环境污染物与肠道菌群互作关系的研究进展

随着城市化和工业化的快速发展,大量污染物进入到环境中,这些污染物在食物链中传递和放大,最终对人体健康产生危害。环境污染物通过摄食进入消化道,影响肠道微生物稳态,进而危害宿主健康。目前大部分研究主要集中在环境污染物对肠道微生物的丰富度和多样性的影响,而对环境污染物、肠道微生物和宿主健康互作关系的研究鲜有报道。本文综述了环境污染物包括重金属、持久性有机污染物、农药、微塑料、抗生素及其抗性基因等对肠道微生物菌群结构及其代谢活动的影响,阐明了环境污染物诱导肠道菌群失衡而致病的关键步骤,为肠道微生物毒理学评价提供新的研究思路。     

铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应

近年来工业和养殖业中铜和四环素的滥用,导致了一定程度的水环境污染问题。为探究铜与四环素对水生生物的毒害作用,选择斑马鱼作为受试生物,研究了铜及其与四环素的联合暴露对斑马鱼胚胎的毒性效应,并进一步探索了其中可能的致毒机制。结果表明:铜在低浓度下(10%致死浓度LC10=2.5μg·L~(-1),10%效应浓度EC_(10)=0.1μg·L~(-1))明显延迟了斑马鱼胚胎的孵化、卵黄囊吸收、头部、鱼鳔和体长等生长指标的发育,同时在心脏区域引起了明显的细胞凋亡效应。幼鱼体内总铜含量检测结果显示低浓度下铜的生物利用度相对更高。基因表达结果显示环境浓度的铜可能通过影响神经和心脏相关基因的表达引起斑马鱼胚胎的神经发育和心脏发育异常。铜和四环素的联合暴露实验结果表明二者的复合污染类型为拮抗作用,且两者相互作用可以形成络合物。综合以上结论,说明环境浓度的铜可能通过细胞凋亡、分子水平的变化等方式对水生生物的早期生长发育产生危害,如延迟生长发育、神经及心脏发育异常,另外铜可通过和四环素等环境中其他污染物的结合改变铜的生物有效性和毒性。     

马拉硫磷急性暴露对斑马鱼的行为毒性研究

以斑马鱼为受试生物,通过水质毒性生物监测仪记录行为轨迹,研究了亚致死浓度的马拉硫磷急性暴露下斑马鱼游动行为和群体分布等多项行为参数的变化。结果表明:斑马鱼对环境变化响应快速,游动速度短时间内急剧增大,之后下降再调整稳定至一定范围,变化趋势符合环境压力模型。游泳高度不断增大,暴露1 h后斑马鱼几乎全部集中到水箱上部,与暴露前水平差异显著。通讯行为参数平均距离和分散度在暴露后短时间内减小之后恢复到暴露前水平。通过解析斑马鱼的行为变化可以实现水体有机磷农药突发污染的早期预警。     

磺胺甲恶唑对斑马鱼早期生命阶段的发育毒性研究

磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole, SMX)作为一种广谱型抗生素,由于大量使用而在各类水体中广泛存在。为研究SMX对斑马鱼(Danio rerio)早期生命阶段的发育毒性,将3 hpf(hours post fertilization,受精后小时数)内的斑马鱼胚胎在不同浓度(空白对照：0 μg·L^-1,S4:4 μg·L^-1,S40:40 μg·L^-1,S400:400 μg·L^-1)的磺胺甲恶唑溶液中暴露至120 hpf,观察统计斑马鱼胚胎的孵化率,仔鱼的死亡率、心率、体长和畸形率等发育参数,并检测斑马鱼体内生长激素(GH)、胰岛素样生长因子(IGF-Ⅰ)含量以及GH/IGF轴相关基因转录水平的变化。结果显示,40 μg·L^-1和400 μg·L^-1的SMX暴露会导致斑马鱼死亡率显著升高,体长明显缩短,并且对仔鱼有明显的致畸作用(心包囊肿、脊椎弯曲和尾部畸形等)。SMX暴露对斑马鱼的孵化率未产生显著影响,但会造成胚胎/仔鱼心率下降。此外,在S...     

佳乐麝香对斑马鱼胚胎甲状腺激素的影响

佳乐麝香(galaxolide,HHCB)作为主要的多环麝香之一,被广泛应用于药品和个人护理品(pharmaceuticals and personal care products,PPCPs)中,残留在环境中造成污染,并在生物体内富集,对水生生物及人类健康造成潜在威胁。为探究环境浓度下HHCB的环境危害,选用斑马鱼(Danio rerio)作为模式动物,监测了HHCB暴露下其死亡率、孵化率、心率、心囊面积、甲状腺素含量和甲状腺激素关联基因表达量的变化,并探究相关毒理机制。研究结果表明,HHCB可导致斑马鱼胚胎死亡率增加、心率降低、孵化率下降以及甲状腺素关联基因Dio2、Thrα和Thrβ的显著变化。0.005 mmol·L-1HHCB可引起总三碘甲状腺原氨酸(TT3)升高和总四碘甲状腺原氨酸(TT4)的显著降低。通过以上研究可知,HHCB可造成斑马鱼胚胎甲状腺激素分泌和调节的紊乱。     

马拉硫磷和百菌清胁迫下斑马鱼行为变化的研究

以马拉硫磷和百菌清为胁迫因子,本文研究了2种污染物暴露下斑马鱼行为强度的变化。首先通过急性毒性试验确定了2种农药对斑马鱼24 h、48 h、72 h、96 h的半致死浓度(LC50),其次以LC50-48 h为1个染毒单位(TU),在0.01 TU、0.1 TU、0.5 TU、1 TU、2 TU 5个条件下,本文开展了斑马鱼行为学研究。结果显示,48 h马拉硫磷暴露斑马鱼的LC50为5 mg·L~(-1),百菌清暴露斑马鱼的LC50为0.01 mg·L~(-1)。随着污染物浓度增大,综合行为强度变化幅度增大。在设置的暴露浓度下,斑马鱼的行为强度在急剧增大或减小后都出现了明显的调节适应过程,基本符合环境压力模型。通过比较在不同频率下的影响强度,马拉硫磷和百菌清暴露斑马鱼摆鳍所受影响最大。本研究提示,水质监测中可增加斑马鱼摆鳍观察指标。     

有机磷酸酯对斑马鱼的早期神经毒性作用研究

国内外研究已证实,有机磷酸酯广泛分布于多种环境介质中,但目前仍缺乏足够的数据阐明有机磷酸酯具有早期神经毒性效应及其可能的毒性作用机制。本研究采用模式动物斑马鱼(Danio rerio)作为研究对象,选择了环境中3种典型的有机磷酸酯类化合物包括磷酸三苯酯(TPP)、2-乙基己基二苯基磷酸酯(EHDPP)和磷酸三(2-氯)乙酯(TCEP),从斑马鱼运动行为、氧化应激和神经发育关键基因的转录等方面阐述有机磷酸酯的早期神经毒性作用及可能的作用机制。研究发现,TPP(0.1和1 mg·L~(-1))、EHDPP(0.2和2 mg·L~(-1))和TCEP(0.5和5 mg·L~(-1))可能通过诱导氧化应激并下调神经发育关键基因(mbp和syn2a)的转录从而显著抑制斑马鱼的运动行为。本研究可以为有机磷酸酯类阻燃剂及其替代产品的生产、使用和危险度评估提供直接依据。     

氯化镉暴露对斑马鱼幼鱼神经行为毒性作用

为探索低剂量镉持续暴露对斑马鱼胚胎和幼鱼神经发育的影响,将受精后36h(36hpf)的斑马鱼胚胎暴露于不同浓度氯化镉受试液中持续至受精后6d(6dpf)。在一般毒性观察的基础上,采用高通量视频跟踪技术检测了48孔板中幼鱼的自发运动能力和对外界刺激产生的惊恐反应及恢复能力。结果显示:在不引起外观形态明显改变的暴露剂量下幼鱼自发运动表现异常。其中,0.1～0.5μmol·L-1暴露组幼鱼自发运动增多、轨迹紊乱、刻板式转向运动增加、触壁活动减少;1.0μmol·L-1暴露组幼鱼出现运动抑制、静止和原地震颤等状态,幼鱼的自发运动距离与氯化镉浓度关系呈现剂量依赖性倒"U"型,这种行为毒性效应与乙醇急性暴露引起的运动效应相似。光照惊恐反射实验中,暴露组幼鱼对突发的光暗变化表现敏感或迟钝。在撤除光源后暗适应减慢或加快。以上结果说明,斑马鱼胚胎和幼鱼对氯化镉的神经发育毒性作用敏感,并且高通量的幼鱼神经行为学方法在外源性化学物的毒性评价中能够提高检测效率,具有良好的应用前景。